Geofisika Well Logging

Well Logging

Geophysic well logging merupakan suatu metode geofisika yang mengukur besaran – besaran fisik batuan reservoir yang memberikan informasi bawah permukaan meliputi karakteristik litologi, ketebalan lapisan, kandungan fluida, korelasi struktur dan kontinuitas  batuan dari lubang bor ( Gordon H, 2004).

            Wireline log merupakan perekaman data pengukuran secara kontinu disuatu lubang bor menggunakan geophysic probe yang mampu merespon variasi sifat – sifat fisik batuan setelah dilakukan pengeboran (reeves, 1986).

            Log adalah suatu grafik kedalaman dari suatu set kurva yang menunjukan parameter yang diukur secara kesinambungan  di dalam sebuah sumur (harsono, 1993).

Log dapat berupa pengamatan visual  sampel yang diambil dari lubang bor (geological log), atau dalam pengukuran fisika yang diperoleh dari respon piranti instrumen yang dipasang di dalam sumur (geophysical log). Well logging dapat digunakan dalam bidang eksplorasi minyak dan gas, batu bara, air bawah tanah dan geoteknik.

            Logging sumur adalah pengukuran dalam lubang sumur menggunakan instrumen yang di tempatkan pada ujung kabel wireline dalam lubang bor. Sensir yang terletak di ujung wireline akan mendeteksi keadaan dalam sumur. Loging sumur dilakukan setelah drill string dikeluarkan dari sumur. Terdapat dua kabel yang terkoneksi dengan permukaan, kedalam sumur direkam ketika sensor turun dan diangkat kembali untuk memulai pendektesian. Subset kecil dari data pengukuran dapat ditransmisikan ke permukaan real time menggunakan pressure pulses dalam wells mud fluids colomn. Data telemetri dari dalam tanag mempunyai bandwith yang kecil kurang dari 100 bit/sec. sehingga informasi didapat real time dengan bandwidth yang kecil.

1.      Konsep Dasar Logging

            Seiring dengan meningkatnya Ilmu pengetahuan dan teknologi maka hadirlah survey geofisika tahanan jenis yang merupakan suatu metode yang dapat memberikan gambaran susunan kedalaman lapisan batuan dengan mengukur sifat kelistrikan batuan. Loke (1999) mengungkapkan bahwa survey geofisika tahanan jenis dapat menghasilkan informasi perubahan variasi harga resistivitas baik arah lateral maupun arah vertical. Metode ini memberikan injeksi listrik ke dalam bumi, dari injeksi tersebut makan akan mengakibatkan medan potensial sehingga yang terukur adalah besarnya kuat arus (I) dan potensial, dengan menggunakan survey ini maka dapat memudahkan para geologist dalam melakukan interpretasi keberadaan cebakan – cebakan batubara dengan biayaeksplorasi yang relatif murah.

            Logging geofisik untuk eksplorasi batubara dirancang tidak hanya untuk mendapatkan informasi geologi, tetapi memperoleh berbagai data lain, seperti kedlaman, ketebalan dan kualitas lapisan babtubara dan sifat mekanik batuan yang menyertai penambahan batubara. Dan juga mengkompensasi berbagai masalah yang tidak terhindar apabila hanya dilakukan pengeboran yaitu pengecekan kedalaman sesungguhnya dari lapisan penting, terutama lapisan batubara atau sequence rinci dari lapisan batubara termasuk parting dan lain –lain.

2.      Log Sinar Gamma

            Prinsip dari gamma ray log adalah perekaman radioaktivitas alam bumi, dimana sinar gamma ampu menembus batuan dan dideteksi oleh sensor sinar gamma yang umumnya berupa detector sintilasi. Setiap gamma ray log yang terdetekssi akan menimbulkan pulsa listrik pada detector. Parameter yang terekan adalah jumlah pulsa yang tercatat per satuah waktu (cacah GR). Log sinar gamma adalah log yang digunakan untuk mengukur tingkat radioaktivitas suatu batuan. Kekuatan radiasi sinar gamma yang paling kuat dipancarkan oleh mudstone dan paling lemah dipancarkan batubara. Terutama yang dari mudstone laut menunjukan nilai yang ekstra tinggi, sedangkan radiasi dari lapisan sandstone lebih tinggi disbanding batubara. Log sinar gamma dikombinasikan dengan log utama, seperti log densitas, netron dan gelombang bunyi, digunakan untuk memastikan batas antara lapisan penting.

            Skala log gamma ray dalam satuan API unit (APIU). Log gamma ray biasanya ditampilkan pada kolom pertama, bersama – sama dengan kurva SP dan caliper. Skala log gamma ray dari kiri ke kanan biasanya 0 - 100 atau 0 – 150 API. Walaupun terdapat juga suatu kasus dengan nilai gamma ray sampai 200 API untuk jenis organic rich scale. Log gamma ray sangat efektif dalam emnentukan zona permeable, dengan dasar bahwa elemen radio aktif banyak terkonsentrasi pada shale yang impermeable, dan hanya sedikit pada batuan yang permeable. Pada formasi yang impermeable kurva gamma ray akan menyimpang ke kanan, dan pada formasi yang permeable kurva gamma ray akan menyimpang kekiri. Log gamma ray memiliki jangkauan pengukuran 6 – 12 in. dengan ketebalan pengukuran sekitar 3 ft.

            Pengukuran dilakukan dengan jalan memasukan alat detector ke dalam lubang bor. Oleh karena sinar gamma dapat menembus logam dan semen, maka logging gamma ray dapat dilakukan pada lubang bor yang telah dipasang casing ataupun telah dilakukan cementing. Walaupun terjadi atenuasi sinar gamma karena casing dan semen, akan tetapi energinya masih cukup kuat untuk mengukur sifat radiasi gamma pada formasi yang mengandung unsur – unsur radioaktif dimana intensitasnya akan diterima oleh detector dan di catat di permukaan.

            Untuk memisahkan jenis – jenis bahan radioaktif yang berpengaruh pada bacaaan gamma ray spectroscopy. Karena pada hakikatnya besarnya energy dan intensitas setiap mineral radioaktif tersebut berbeda – beda. Seperti mineralisasi uranium pada sandstone, potassium feldsfar atau uranium yang mungkin pada coal dan dolomite.

            Beberapa jenis batuan dapat dikenal dari variasi kandungan fraksi lempungnya, misalnya batu lempung hampir seluruh terdiri dari mineral lempung, batu pasir kwarsa sangat sedikit mengandung mineral lempung dan sebagainya. Oleh karena itu respon gamma dapat digunakan untuk menafsirkan jenis litologinya. Beberapa contoh batuan sesuai sifat radioaktifnya adalah sebagai berikut :

·         Radioaktifnya sangat rendah

Anhidrid, garam, batubara dan nodule silica. Silica yang berlapis mengandung radioaktif lebih tinggi dari berbentuk nodule.

·         Radioaktif rendah

Batu gamping murni, dolomite dan batu pasir. Batu gamping dan dolomite yang bewarna gelap lebih tinggi radioaktifnya daripada yang bewarna terang.

·         Radioaktif  menengah

Arkosa, pelapukan granit, batu lanau, batu gamping lempungan dan napal. Batu yang bewarna gelap lebih tinggi radioaktifnya daripada yang bewarna terang.

·         Radioaktif sangat tinggi

Serpih, batu lempung dan abu gunung api.

Radioaktif sangat rendah (0 – 32,5 API)	Radioaktif rendah (32,5 – 60 API)	Radio aktif menengah   ( 60 – 100 API)	Radioaktif sangat tinggi (>100 API)
·         Anhidrit ·         Salt ·         Batubara	·         Batu pasir ·         Batu gamping ·         dolomit	·         arkose ·         batuan granit ·         lempungan ·         pasiran ·         gamping	·         batuan serpih ·         abu vulkanik ·         bentonit

Table 2.3.1 Karakteristik respon Sinar Gamma

            Cara membaca untuk respon gamma untuk mendapatkan batas litologi adalah dengan cara mengambil sepertiga antara respon maksimal danrespon minimal. Cara ini merupakan aturan yang dirata – ratakan untuk mendapatkan ketelitian batas litologi.

            Suatu hal yang perlu diperhatikan untuk dapat mengkorelasikan respon gamma dari beberapa lubang bor adalah panjang probe selama pengukuran harus tetap dan kecepatan penaikan probe dari dalam lubang harus tetap. Selain itu perlu pula ditinjau pengarah chasing walaupun kecil akan tetap ada. Sebelum bekerja  dengan alat pengukur radiasi gamma harus diadakan kalibrasi alat tersebut terhadap sumber radiasi sinar gamma yang telah diketahui dan pembacaannya disesuaikan dengan selang waktu yang sesuai. Apabila selang waktu tersebut terlalu cepat respon cenderung menjadi rata dan kurang peka terhadap perubahan litologi yang kecil, sebaliknya apabila selang waktu tersebut terlalu lambat perbedaan yang kecil terekam pada respon sehingga perbedaan besar sukar terlihat.

3.      Log Densitas

            awalnya penggunaan log ini dipakai dalam industry eksplorasi minyak sebagai alat bantu interpretasi porositas. Density log menunjukan besarnya densitas lapisan yang ditembus oleh lubang bor  sehingga berhubungan denga porositas batuan. Besar kecilnya density juga  dipengaruhi oleh kekompakan batuan dengan derajat kekompakan variatif , dimana semakin kompak batuan  maka  porositas batuan tersebut akan semakin kecil. Pada batuan yang sangat kompak,  harga porositasnya mendekati harga nol sehingga densitasnya mendekati denditas matrik. Log density adalah kurva yang menunjukan besarnya densitas  “bulk” dari batuan yang ditembus oleh lubang bor.

            Log densitas digunakan untuk mengukur densitas semu formasi menggunakan sumber radioaktif yang ditembakan ke formasi dengan sinar gamma yang tinggi dan mengukur jumlah sinar gamma rendah yang kembali ke detector.

4.      Perekaman Data Logging

.           perekaman data logging menggunakan software LP2003. Data logging yang telah diperoleh kemudian dicetak dalam lembaran data logging dimana terdapat nama perusahaan, nomor lubang bor, lokasi pengeboran, kedalaman pengeboran, kedalaman alat logging, batas atas logging, batas bawah logging, nama perekam log,  serta kedalaman penggunaan chasing. Selain itu lembar data logging juga membuat informasi mengenai grafik hasil pembacaan log gamma dan log densitas yang kemudian dilakukan interpetasi jenis lapisan  atuan beserta kedalaman dan ketebalannya.

5.      Interpretasi Data Logging

            Interpretasi didefenisikan sebagai suatu kegiatan untuk menjelaskan arti dari sesuatu. Sendangkan interpretasi log merupakan suatu kegiatan untuk menjelaskan hasil perekaman mengenai berat jenis electron. Interpretasi log dapat menyediakan jawaban mengenai ketebalan lapisan batuan, dan penentuan posisi akuifer.

6.      Log Plot

LogPlot merupakan program yang digunakan untuk mengolah data hasil pengeboran, baik eksplorasi, eksploitasi, maupun geoteknik, bisa juga untuk membuat stratigrafi singkapan dll.

7.      Log Spontaneous Potential (SP)

            Log SP adalah suatu rekaman perbedaan potensial listrik antara elektroda di permukaan yang tetap dengan elektroda yang bergerak didalam lubang bor. Lubang sumur harus diisi  dengan lumpur yang bersifat konduktif. Log SP tidak dapat diukur pada sumur  yang dibor menggunakan oil base mud. Satuan dari log sp adalah millivolts.

Pengukuran log SP dilakukan dengan cara menurunkan / memasang suatu alat kedalam lubang dan di permukaan. Dimana suatu elektroda di turunkan ke dalam lubang sumur lalu alat tersebut akan merekam potensial listrik pada bagian titik dengan referensi potensial elektroda di permukaan tanah. Lumpur yang digunakan harus bersifat konduktif. Logging speed yang dicapat alat ini bisa mencapai 1500m/hr.

                        Kelebihan dan kekurangan Log SP sebagai berikut :

1.      Bereaksi hanya pada lapisan permeable.

2.      Mudah mengukurnya

3.      Sebagai indicator lapisan permeable dan non permeable

4.      Dapat menentukan batas antara lapisan permeable dan non permeable

                        Adapun kekurangan - kekurangan Log SP sebagai berikut :

1.      Tidak bekerja pada oil base mud

2.      Tidak beraksi bila Rmf = Rw

3.      Dapat terpengaruh arus listrik

4.      Tidak berfungsi baik pada formasi karbonat.

                        Kurva log spontaneous merupakan hasil pencatatan alat logging karena adanya perbedaan potensial antara elektroda yang bergerak dalam lubang sumur dengan elektroda tetap dipermukaan terhadap kedalaman lubang sumur bor. Log SP  terdiri dari dua buah elektroda dan sebuah galvanometer. Sebuah elektroda (M) diturunkan kedalam lubang dan elektroda yang lain (N) ditanamkan di permukaan. Disamping itu masih juga terdapat sebuah baterai dan sebuah potensiometer untuk mengatur potensial diantara kedua elektroda tersebut.  Bentuk defleksi positif  ataupun negative terjadi karena adanya hubungan antara arus listrik dengan gaya – gaya elektromagnetik (elektrokimia dan elektrokinetik) dalam batuan.

2.2       Air tanah

            Air tanah  adalah air yang beegerak di dalam tanah yang terdapat dalam ruang antara butir – butir tanah yang meresap ke dalam tanah dan bergabung membentuk lapisan tanah yang disebut akuifer. Lapisan yang dapat meloloskan air dengan mudah disebut permeable, seperti lapisan pasir atau kerikil. Lapisan yang tidak mudah meloloskan air disebut impermeable, seperti lapisan lempung atau geluh. Lapisan yang dapat menangkap dan meloloskan air disebut akuifer.

            Macam – macam akuifer :

a.      Akuifer bebas (unconfined aquifer)

Yaitu lapisan lolos air yang hanya sebagian terisi oleh air dan berada di atas lapisan kedap air. Permukaan tanah pada akuifer ini disebut  water table, yaitu permukaan air yang mempunyai tekanan hidrostatik sama dengan atmosfer.

b.      Akuifer tertekan (confined aquifer)

Yaitu akuifer yang seluruh jumlah jumlah airnya dibatasi oleh lapisan kedap air, baik yang diatas maupun yang dibawah, serta mempunyai tekanan jenuh lebih besar daripada tekanan atmosfer.

c.       Akuifer semi tertekan (semi confined aquifer)

Yaitu akuifer yang tekanan airnya seluruhnya jenuh. Pada bagian atas merupakan semi lolos air, pada bagian bawahnya dibatasi lapisan kedap air.

d.      Akuifer semi bebas ( semi unconfined aquifer)

Yaitu akuifer yang bagian bawahnya merupakan lapisan kedap air, sedangkan atasnya merupakan material berbutir halus sehingga pada lapisan penutupnya masih memungkinkan adanya gerakan air. Dengan demikian akuifer ini merupakan pilihan antara auifer bebas dan akuifer semi tertekan. Pengelompokan air tanah berdasarkan letak kedalaman :

1.      Air tanah dalam

Air tanah dalam adalah air tanah yang berada dibawah lapisan air tanah dangkal dan diantara dua lapisan impermeable. Air tanah dalam merupakan akuifer bawah yang dimanfaatkan sebagai sumber air minum penduduk kota, perhotelan, perkantoran dan industry.

2.      Air tanah dangkal

Air tanah dangkal adalah air tanahyang berada dibawah permukaan tanah dan diatas batuan impermeable. Air tanah dangkal merupakan akuifer atas yang disebut juga air freatis. Air tanah dangkal dimanfaatkan sebagai air untuk memenuhi kebutuhan sehari – hari  dengan membuat sumur rumahan, pengelompokan air tanah berdasarkan jenisnya :

a.      Meteoric water (vadose water)

Yaitu air tanah yang berasal dari air hujan dan terdapat pada lapisan tanah yang tak jenuh

b.      Air tanah tubir

Yaitu air tanah yang terperangkap dalam rongga – rongga  batuan endapan sejak pengendapan itu terjadi, termasuk juga air yang terperangkap pada  rongga 0 rongga batuan beku leleran sewaktu magma tersembur keluar permukaan.

c.       Air fosil

Yaitu air yang terperangkap dalam rongga – rongga batuan dan tetap tinggal dalam batuan tersebut sejak penimbunan itu terjadi.

d.      Air magma (juvenile water)

Yaitu air yang berasal dari dalam bumi (dapur magma). Air ini bukan dari atmosfe atau dari permukaan air.

e.       Air pelikular (pellicullar water)

Yaitu air yang tersimpan didalam tanah karena tarikan molekul – molekul  tanah.

f.       Air freatis (phreatic water)

Yaitu air yang berada pada lapisan kulit bumi yang porous (sarang). Air tanah ini berada diatas lapisan kedap air.

g.      Air artesis ( artesian water)

Yaitu air yang berada diantara dua lapisan kedap air (impermeable), sehingga air tersebut  dalam keadaan tertekan.

2.3       Resistivitas Batuan

Aliran  konduksi arus listrik di dalam batuan/mineral digolongkan atas tiga macam yaitu:

         1.            konduksi dielektrik

Konduksi dielektrik terjadi jika batuan/mineral bersifat dielektrik terhadap aliran arus listrik (terjadi polarisasi muatan saat bahan dialiri listrik).

         2.            Konduksi elektrolitik

Konduksi elektrolitik terjadi jika batuan/mineral bersifat porus dan pori-pori tersebut terisi cairan-cairan elektrolitik. Pada kondisi ini arus listrik dibawa oleh ion-ion elektrolit.

         3.            Konduksi elektronik

Konduksi elektronik terjadi jika batuan/mineral mempunyai banyak elektron bebas rik dialirkan dalam batuan/mineral oleh elektron bebas.  Secara umum, berdasarkan resistivitas listriknya, batuan dan mineral dapat dikelompokkan menjadi tiga, yaitu:

·         Konduktor baik                       : 10^-8 < ρ < 1 Ωm

·         Semi konduktor                      :  1 < ρ < 10⁷ Ωm

·         Isolator                                    : ρ < 10⁷ Ωm

Resistivitas batuan yang mengandung air secara umum tergantung pada banyaknya parameter  fisik  seperti porositas, salinitas, temperatur, konduktivitas batuan dan perubahan termal. Pada satu sisi porositas dan saturasi dari fluida cenderung dominan terhadap pengukuran resistivitas, di sisi lain pori patahan pada kristal batuan juga dapat menurunkan harga resistivitas yang terdapat di dalam fluida.

Adapun ketergantungan dari harga resistivitas pada batuan :

1.      Semakin tinggi kandungan air maka semakin rendah nilai resistivitasnya.

2.      Semakin tinggi sifat salinitas maka semakin rendah nilai resistivitasnya.

3.      Semakin tinggi temperatur maka semakin rendah nilai resistivitasnya.

4.      Semakin tinggi sifat porositas maka semakin rendah nilai resistivitasnya.

5.      Semakin tinggi sifat kandungan lempung maka semakin rendah nilai        resistivitasnya.

6.      Semakin tinggi kandungan mineral-mineral logam maka semakin rendah nilai resistivitasnya (Telford, W.M.,, 1990).

Adapun beberapa harga resistivitas untuk  jenis material-material yang ada di bumi dapat dilihat pada  tabel di bawah ini.

Mineral	Resistivitas (Ωm)	Batuan	Resistivitas (Ωm)
Sulfida: Kalkopirit Pirit Pirhotit Galena Sfalerit Oksida: Hematit Limonite Magnetite Ilmenit Quartz Garam batu Antrasit Lignit Granit Granit (lapuk) Syenite Diorit Gabro Basalt Gamping/mika Grafit Batu kapur Marmer	1.2 x 10-5 - 3 x 10-1 2.9 x 10-5 -1.5 7.5 x 10-6- 5x10-2 3x10-5- 3x102 1.5 x 107 3.5 x 10 -3-107 103- 107 5 x10-5 -5.7x103 10-3 -5x10 3x102- 106 3x10 - 1013 10-3 -2x105 9-2x 102 3x102-  x106 3x10 -5x102 102 -106 104 -105 103 -106 10 1.3x107 20 -104 10 -102 6x102 -4x107 102 -2.5x108	Batuan serpih Konglomerat Batupasir Batugamping Dolomit Napal Lempung Aluvial dan pasir Moraine Sherwood batu pasir Tanah (40% lempung) Tanah (20% lempung) Tanah teratas London tanah liat Lias tanah liat Tanah  batu Tanah kering Mercia batulumpur Batubara tanah liat Batubara                 Kapur Batu karang Kerikil (kering) Kerikil (jenuh)  Kuarte/Recent pasir	20 -2x103 2x103 -104 1 -7.4x108 5x10 - 107 3.5x102 -5x103 3 -7x10 1 -102 10 -8x102 10 -5x103 100 -400 8 33 250 -1700 4 -20 10 -15 15 -33 50 -150 20 -60 50 >100 50- 150 0.2 -8 1400 100 50 -100

Tabel  2.3.1 Resistivitas mineral dan batuan

Sumber: Reynolds, 1995.

Tabel di atas menunjukkan resistivitas batuan yang sebenarnya. Beberapa mineral merupakan konduktor baik seperti pirit dan galena. Hematit merupakan isolator.

2. 4      Pumping test (Uji Pompa)

            Tes akuifer (tes pemompaan dilakukan untuk mengevaluasi akuifer dengan merangsang akuifer melalui konstan memompa, dan mengamati respon akuifer itu (penarikan) dalam pengamatan sumur. Pengujian akuifer  adalah alat umum yang hydrogeologist digunakan untuk mengkarakterisasi system akuifer, aquitards dan batas – batas system aliran. Sebuah tes siput adalah variasi pada tes akuifer khas dimana perubahan sesaat (kenaikan atau penurunan ) dibuat,  dan efek diamati dalam sumur yang sama. Hal ini sering digunakan dalam pengaturan atau rekayasa  geotenik untuk mendapatkan perkiraan cepat dari sifat akuifer segera di sekitar sumur. Tes akuifer biasanya ditafsirkan dengan menggunakan model analisis aliran akuifer, untuk mencocokan data yang diamati di dunia nyata.

            Dalam suatu pumping test , air di pompa keluar  dari suatu sumur pada kecepatn yang diketahui selama waktu tertentu. Muka air tanah dipantau dipantau pada sumur yang di pompa serta pada satu pengamatan atau lebih yang berjarak  dekat dengan sumur tersebut. Terdapat beberapa parameter yang saling berhubungan dengan parameter akuifer yaitu :

·         Muka air tanah selama pengujian, kecepatan pemompaan, jarak antara sumur dipompa dan sumur pengamatan.

·         Berhubungan dengan transsmisivity (T)  dan storativity (S).

SSource : http://rivadaulicaa.blogspot.com/2015/06/well-logging.html

Read more...